L’astronomia è una scienza osservativa, non sperimentale, in quanto gli eventi nell’universo non si posono riprodurre in laboratorio, ma soltanto osservare e studiare.
Stelle: corpi celesti sferici dotati di massa considerevole che producono energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche, mediante reazioni di fusione nucleare.
Distanza: Anche se osservando le stelle sembra che queste si trovino alla stessa distanza dalla terra, in relatà questa distanza varia da una stella all’altra. Un modo per misurare questa distanza è sfruttare l’effetto di parallasse.
Parallasse: spostamento apparente rispetto a uno sfondo lontano di un oggetto visto da due diversi putni di osservazione. Questo spostamento è soltanto apparente poiché a variare è la posizione dell’osservatore.
Parallasse annua: è l’effetto specifico delle stelle, causato dal moto di rivoluzione della Terra. Sembra che, nell’arco di un anno la stella oscilli tra due posizioni descrivendo in cielo un’ellisse. Le due posizioni della stella, rilevate a 6 mesi di intervallo permettono di definire un triangolo che ha per base il diametro dell’orbita celeste e per lati le distanze tra i due punti di osservazione e la stella stessa.
Angolo di parallasse annua (p): è uguale alla metà dello spostamento angolare apparente di una stella in un anno, è indispensabile per calcolare la distanza della stella dalla Terra.
d= 1UAX206265\p => d(pc)=1\p
Le stelle più lontane dalla Terra non mostrano un effetto di parallasse percettibile e per stabilire la loro distanza vengono utilizzati metodi più complessi.
Unità di misura delle distanze in astronomia:
- Unità astronomica (UA)= distanza media Terra-Sole
- Anno luce (al)= distanza percorsa dalla luce nel vuoto in 1 anno solare
- Parsec (pc) distanza alla quale un corpo celeste ha una parallasse p di 1 secondo d’arco
Luminosità:
- Luminosità apparente: la luminosità misurata dalla Terra, dipende dalla luminosità irradiata e dalla distanza dalla terra. Non è precisa perché una stella può apparire più brillante solo perché più vicina.
- Luminosità assoluta: misura l’energia totale irradiata dalla stella in un unità di tempo Lass=costST4. Si esprime in joule/secondo oppure prendendo in considerazione la luminosità del Sole (=1)
Magnitudine: grandezza che permette di confrontare la luminosità delle diverse stelle.
- Magnitudine apparente: si ottiene confrontando la luminosità di una stella con quella della Stella Polare (=2). Le stelle più luminose hanno magnitudine 0 o inferiore. Es. Sole (=-26,8)
- Magnitudine assoluta: è la magnitudine apparente che avrebbero le stelle se si trovassero tutte alla distanza di 10pc dalla Terra. Per rilevare la magnitudine assoluta occorre conoscere la sua distanza dalla terra.
ANALISI SPETTRALE
Il metodo più significativo per studiare la natura delle stelle è l’analisi spettrale, che consiste nello scomporre e analizzare le radiazioni elettromagnetiche provenienti dalle stelle. Analizzando gli spettri delle radiazioni è possibile stabilire: la composizione chimica della parte superficiale (idrogeno e elio 95%) e la temperatura degli strati più esterni.
Spettri di assorbimento: Il nocciolo delle stelle produce radiazioni elettromagnetiche come un corpo nero (lo spettro dovrebbe apparire a luce continua), in realtà gli spettri sono solitamente di assorbimento, perché le radiazioni attraversano gli strati esterni delle stelle, composti da gas a bassa densità che assorbono, in base agli elementi che contengono, determinate radiazioni.
Spettri di emissione: si osservano studiando stelle caldissime, le quali nello strato esterno presentano atomi ionizzati, eccitati a temperatura elevatissime.
Temperatura superficiale: viene determinata considerando il colore e la classe spettrale. Le stelle meno calde sono rosse, le più fredde blu; tuttavia informazioni più precise si ricavano studiando gli spettri: stelle di uguale colore generano spettri simili. (circa 10.000.000 K)
Classi spettrali: In base alla presenza o all’assenza di righe di assorbimento particolarmente evidenti, le stelle vengono divise in 7 classi spettrali principali suddivise in sottoclassi. Stelle della stessa classe spettrale hanno temperatura superficiale simile, lo stesso colore e generano uno spettro analogo.
Effetto Doppler: molte stelle sono in movimento, ma non si riesce a rilevare, con l’osservazione diretta l’esistenza di un avvicinamento o di un allontanamento; questo viene rilevato dalla presenza dell’effetto Doppler, che consiste nella variazione della frequenza della radiazione causata dal moto della sorgente: se la sorgente e l’osservatore si avvicinano, la frequenza aumenta e le righe di assorbimento risultano spostate verso il blu, se invece si allontanano, saranno spostate verso il rosso. Questo effetto si nota anche in relazione al moto della Terra, ma è possibile riconoscerlo perché ha una periodicità annua sempre uguale, e quindi non considerarlo per studiare il movimento delle stelle.
Il volume: conoscendo la luminosità assoluta e la temperatura superficiale mediante la formula inversa di Lass=costT4S, si può calcolare il raggio della stella e quindi il suo volume.
- Nane: stelle che hanno un piccolo volume
- Giganti e supergiganti: stelle che hanno un grande volume.
Massa: si misura utilizzando come riferimento la massa solare (=1) può essere misurata con una certa precisione solo quando ci si trova in presenza di stelle doppie o multiple.
Stelle doppie: sistemi binari di stelle legate tra loro da attrazione gravitazionale.
Diagramma H-R:
- ascisse: magnitudine assoluta e luminosità assoluta
- ordinate: classe spettrale e temperatura
è formato da diverse sequenze:
- Sequenza principale: attraversa il diagramma obliquamente,e comprende l’85% delle stelle conosciute, la luminosità di una stella dipende dalla sua massa L è proporzionale a m3,5
- Sequenza in alto: stelle molto luminose ma fredde: giganti e supergiganti rosse
- Sequenza in basso: stelle piccole e calde: nane bianche.
Le stelle subiscono profondi mutamenti nel tempo quindi la loro posizione nel diagramma non è fissa; ogni regione corrisponde a una fase della vita della stella. La sequenza principale in questo senso rappresenta la parte più stabile e duratura di questo ciclo vitale.
